Cuprins CAPITOLL 8 STABILIZATOARE DE TENSINE REALIZATE C CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE...220 8.1 Introducere...220 8.2 Stabilizatoare de tensiune realizate cu amplificatoare operaţionale...221 8.3 Stabilizatoare de tensiune integrate...224 8.3.1 Stabilizatoare de tensiune integrate din prima generaţie...224 8.3.2 Stabilizatoare de tensiune integrate din generaţia a doua...227 8.3.3 Stabilizatoare de tensiune fixă...229
220 CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE Capitolul 8 STABILIZATOARE DE TENSINE REALIZATE C CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE 8.1 Introducere Stabilizatoarele de tensiune sunt circuite electronice care menţin constantă tensiunea pe rezistenţa de sarcină (tensiunea stabilizată), în condiţiile variaţiei tensiunii de intrare (tensiunea nestabilizată), a curentului de sarcină şi a temperaturii. Conectat între redresor şi sarcină, stabilizatorul transformă sursa de tensiune nestabilizată într-o sursă de tensiune stabilizată. După principiul de funcţionare se pot deosebi două tipuri de stabilizatoare de tensiune: stabilizatoare liniare, stabilizatoare în comutaţie. Stabilizatoarele liniare se împart, după acelaşi principiu, în: stabilizatoare parametrice, stabilizatoare cu reacţie. Stabilizatoare parametrice. Funcţionarea lor se bazează pe capacitatea diodei Zener de a menţine tensiunea constantă la bornele sale într-un domeniu dat (numit domeniu de stabilizare). Performanţele de stabilizare a tensiunii de ieşire, asigurate de un astfel de stabilizator, sunt strict determinate de caracteristica tensiune-curent a diodei folosite, motiv pentru care se numesc stabilizatoare parametrice. Stabilizatoare cu reacţie. Funcţionarea lor se bazează pe utilizarea unei scheme de amplificator cu reacţie negativă. In acest caz tensiunea de ieşire se menţine constantă printr-un proces de reglare automată la care tensiunea de ieşire sau o fracţiune din ea se compară cu o tensiune de referinţă. Semnalul diferenţă, numit şi de eroare, este amplificat sau nu şi comandă elementul de reglare a tensiunii de ieşire pentru a restabili valoarea prescrisă. După existenţa sau nu a unui amplificator de eroare, stabilizatoarele cu reacţie pot fi: stabilizatoare cu reacţie, fără amplificator de eroare şi stabilizatoare cu reacţie, cu amplificator de eroare. După poziţia elementului de reglare a tensiunii de ieşire în raport cu rezistenţa de sarcină, stabilizatoarele cu reacţie se împart în: stabilizatoare serie, stabilizatoare paralel (derivaţie). Cele două metode de stabilizare a tensiunii, metoda serie si cea paralel, prezintă atât avantaje cât şi dezavantaje. Astfel: stabilizarea paralel prezintă avantajul unei construcţii mai simple iar în caz de scurtcircuit accidental la ieşire tranzistorul folosit ca element de reglare nu se distruge deoarece tensiunea la bornele sale este nulă ( CE 0). stabilizarea serie conduce la scheme mai complexe dar asigură un reglaj mai bun al tensiunii stabilizate şi randament mai mare, comparativ cu stabilizarea paralel. O scurtcircuitare accidentală a ieşirii la masă poate distruge tranzistorul regulator serie. Pentru evitarea efectelor unui scurtcircuit, stabilizatoarele de acest tip sunt prevăzute cu circuite speciale de protecţie care sunt fie limitatoare de curent (limitează intensitatea curentului prin sarcină la o valoare prereglată), fie circuite care deconectează alimentarea, îndată ce a fost depăşită o anumită intensitate a curentului prin sarcină. Tehnologia actuală oferă o multitudine de posibilităţi de realizare a unui stabilizator de tensiune cu reacţie. Astfel acestea pot fi fabricate atât cu componente discrete (diode,
STABILIZATOARE DE TENSINE REALIZATE C CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE 221 tranzistoare, amplificatoare operaţionale), cât şi în variantă integrată (cu circuite hibride sau monolitice specializate). Stabilizatoarele din prima categorie sunt denumite în prezentul curs stabilizatoare de tensiune realizate cu amplificatoare operaţionale (AO), iar cele din categoria a doua stabilizatoare de tensiune integrate. 8.2 Stabilizatoare de tensiune realizate cu amplificatoare operaţionale Stabilizatoarele de tensiune realizate cu amplificatoare operaţionale (AO) sunt stabilizatoare cu componente discrete la care ca amplificator de eroare se foloseşte un amplificator operaţional în configuraţie neinversoare (fig.8.1). Pe intrarea neinversoare se aplică tensiunea de referinţă, obţinută de exemplu de la un stabilizator parametric, iar pe intrarea inversoare se aplică o fracţiune din tensiunea stabilizată, obţinută de la un divizor al tensiunii de ieşire. AO având amplificarea în buclă deschisă foarte mare, lucrează astfel încât potenţialul bornei inversoare să fie mereu egal cu cel al bornei neinversoare. Orice abatere a tensiunii de ieşire care determină o dereglare a acestei egalităţi înseamnă apariţia unei tensiuni diferenţiale, de o anumită polaritate, în funcţie de sensul de variaţie a tensiunii de ieşire (creştere sau micşorare). Fig. 8.1. Schema de principiu a unui stabilizator cu reacţie şi amplificator de eroare realizat cu AO. De exemplu, o scădere a tensiunii de ieşire determină apariţia unei tensiuni diferenţiale pozitive, care înseamnă o creştere a curentului de ieşire al AO, faţă de situaţia anterioară modificării tensiunii de ieşire. In acest fel creşte şi intensitatea curentului de comandă în baza tranzistorului regulator. Ca urmare tensiunea colector-emitor a acestuia scade iar tensiunea de ieşire revine la valoarea prereglată. Deoarece tranzistorul serie este repetor pe emitor (repetor de tensiune), stabilizatorul din fig.8.1 se comportă ca un AO de putere (tranzistorul serie realizează o amplificare de curent), în configuraţie neinversoare (fig.8.2). Expresia tensiunii de ieşire este, conform relaţiei amplificării de la configuraţia neinversoare: R O ( 1+ ) (8.1) 3 Fig. 8.2. Circuitul echivalent de calcul a tensiunii stabilizate pentru circuitul din fig. 8.1. Fig. 8.3. Schema circuitului de protecţie prin limitare. In caz de suprasarcină sau de scurtcircuit accidental al ieşirii la masă, curentul prin tranzistorul serie T poate creşte mult şi se depăşeşte puterea maximă admisibilă pe care acesta o
222 CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE poate disipa. Pentru a preveni distrugerea tranzistorului T se folosesc circuite de protecţie care pot fi: circuite de protecţie prin limitarea curentului de suprasarcină (circuite de protecţie cu caracteristică rectangulară) şi circuite de protecţie prin micşorarea curentului de suprasarcină (circuite de protecţie prin întoarcerea caracteristicii) Circuitul de protecţie din fig.8.3 este un exemplu de circuit de protecţie prin limitarea curentului de suprasarcină. Funcţionarea lui este următoarea: în mod normal tranzistorul de protecţie T P este blocat. Când curentul de sarcină I S depăşeşte o anumită valoare, la care căderea de tensiune pe rezistenţa de protecţie R P devine egală cu tensiunea de deschidere a joncţiunii bază-emitor a tranzistorului T P, acesta intră în conducţie. Căderea de tensiune produsă de curentul de colector al tranzistorului de protecţie T P pe rezistenţa R B conduce la creşterea tensiunii pe tranzistorul de control T. Deoarece căderea de tensiune pe o joncţiune bază-emitor este aproximativ constantă, înseamnă că şi căderea de tensiune pe rezistenţa R P este constantă şi deci are loc o limitare a curentului de sarcină I S. Chiar dacă are loc o limiatre a curentului de sarcină, puterea disipată de tranzistorul regulator T poate fi excesiv de mare şi T se poate distruge. Situaţia cea mai defavorabilă este în caz de scurtcircuit la masă a ieşirii, când toată tensiunea de intrare cade pe tranzistor ( CE(T) I ). Dacă se presupune că tensiunea de deschidere a joncţiunii bază-emitor a lui T P este de 0,65 V şi se cunoaşte valoarea rezistenţei R P, curentul limită I Slim este dat de relaţia:, V I S lim 065 (8.2) RP Valoarea de curent calculată cu relaţia (8.2) este valabilă şi în caz de scurtcircuit la ieşire (I Slim I SC ). Caracteristica externă din fig.8.4, numită caracteristică de protecţie rectangulară, este proprie unui stabilizator de tensiune cu limitare de curent. Fig. 8.4. Caracteristica de protecţie rectangulară. Fig. 8.5. Caracteristica de protecţie prin întoarcere. De exemplu dacă R P are valoarea de 1Ω, rezultă I Slim I SC 0,65A. In caz de scurtcircuit puterea disipată de tranzistorul regulator este: Pd ( T) I ISC (8.3) deoarece O 0. De exemplu dacă I 30V şi I SC 1A, atunci în caz de scurtcircuit la ieşire, tranzistorul regulator trebuie să disipe 30W, ceea ce în cazul unui radiator subdimensionat sau dimensionat greşit doar pentru funcţionarea normală a stabilizatorului (când tensiunea colector-emitor a tranzistorului regulator este egală cu I - O < I ), poate duce la distrugerea tranzistorului serie prin ambalare termică. O protecţie mai eficientă este cea numită protecţie prin întoarcerea caracteristicii, deoarece în acest caz puterea disipată de tranzistorul regulator scade dacă apare un scurtcircuit la ieşire faţă de situaţia de funcţionare normală (fig.8.5).
STABILIZATOARE DE TENSINE REALIZATE C CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE 223 Circuitul de limitare forţează curentul de scurtcircuit I SC să aibă o valoare mai mică decât curentul limită I Smax care declanşează procesul de protecţie. In fig.8.6 se prezintă un circuit de protecţie prin întoarcerea caracteristicii, alcătuit din tranzistorul de protecţie T P, rezistorul de sesizare a curentului de suprasarcină, R P şi rezistoarele R 1 şi R 2. Fig. 8.6. Schema circuitului de protecţie prin întoarcerea caracteristicii. Dacă se neglijează curentul de bază al tranzistorului T P, tensiunea A se scrie: R R A B (8.4) 1+ 2 iar tensiunea B depinde de tensiunea de ieşire şi de căderea de tensiune pe rezistenţa de protecţie R P : B O + RPIS (8.5) Conform schemei din fig.8.6, tensiunea bază-emitor a tranzistorului T P este: BE A O (8.6) După înlocuirea relaţiilor (8.4) şi (8.5) în (8.6), se obţine: RR 2 P R R I R1 R R BE S O (8.7) 1+ 2 1+ 2 Dacă în această relaţie se înlocuieşte BE cu 0,65V se obţine valoarea maximă a curentului de sarcină, I smax, la care se declanşează procesul de protecţie: R1+ R1 I V RR RR S max 0, 65 + O (8.8) 2 P 2 P In caz de scurtcircuit, tensiunea de ieşire este egală cu zero. Dacă în relaţia (8.8) se face înlocuirea O 0, se poate determina valoarea curentului de scurtcircuit: R1+ I SC 065, V (8.9) RR 2 P Comparând relaţiile (8.8) şi (8.9) se observă că I SC <I Smax. Exemplul 8.1. Se consideră stabilizatorul serie cu amplificator de eroare realizat cu AO din fig.8.1. Să se dimensioneze rezistenţele din circuit dacă I 20V, 5,1V şi O 12V. Se presupune că AO este ideal. Curentul prin dioda Zener este egal cu 5mA iar prin divizorul R 2, R 3 curge un curent de aproximativ 1mA. Se vor utiliza rezistoare cu toleranţa de 1%. Rezolvare: Considerând AO ideal, prin intrările sale curentul este nul şi astfel: I 20 5, 1 R1 298, kω 5mA 5mA Deoarece prin divizorul conectat în paralel cu ieşirea stabilizatorului circulă 1mA rezultă: O 12V + R3 12kΩ 1mA 1mA Pentru a determina valorile fiecărei rezistenţe din divizorul de la ieşire se ţine seama de faptul că în cazul AO ideal tensiunile individuale de pe cele două intrări sunt forţate să fie egale. Rezultă:
224 CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE O + R3 R3 de unde: 51, V R3 ( + R3) 12k 5, 1kΩ O 12V iar 12 + 5, 1 6, 9kΩ Conform Anexei 1 valorile standardizate de rezistenţe care satisfac cererea din enunţ sunt: R 3, 01kΩ; R 6, 98kΩ; R 5, 11kΩ 1 2 3 8.3 Stabilizatoare de tensiune integrate Stabilizatoarele de tensiune integrate sunt de construcţie monolitică şi se încadrează în categoria stabilizatoarelor cu reacţie, cu element de reglare serie şi cu amplificator de eroare. În principiu, schema electrică nu diferă de schema stabilizatorului cu elemente discrete. Există totuşi o deosebire majoră care constă în utilizarea unor tehnici de circuit destul de complexe, pentru a se obţine performanţe ridicate. 8.3.1 Stabilizatoare de tensiune integrate din prima generaţie Primele tipuri de stabilizatoare monolitice, ca de exemplu µa723, LM 304 şi LM305 sunt incluse în generaţia întâi de stabilizatoare. Caracteristica lor comună constă în faptul că permit accesul utilizatorului la intrările şi ieşirile tuturor blocurilor funcţionale. Aceste stabilizatoare sunt livrate în capsule cu mai mult de trei terminale, furnizează un curent de sarcină mic (zeci de ma) şi permit utilizarea lor în mai multe variante: surse stabilizate de tensiune pozitivă sau negativă, cu nivel de tensiune programabil în limite mari; surse cu domeniu extins al curenţilor de sarcină; surse cu posibilitatea limitării curentului de sarcină; surse în comutaţie; generatoare de curent constant. În fig.8.7 se prezintă schema bloc şi configuraţia terminalelor pentru stabilizatorul monolitic βa723 (µa723). Se fabrică în două variante: βa723 simplu, fără nici un sufix şi βa723c, la care apare sufixul C. Deosebirea dintre cele două tipuri de circuite constă în valoarea maximă a tensiunii de intrare nestabilizate care se poate aplica la intrarea lor, I. Astfel: la βa723 I,max 40V la βa723c I,max 30V Aceste circuite se folosesc la realizarea unor stabilizatoare cu reacţie, cu element de reglare serie şi asigură o tensiune de ieşire reglabilă între: 2 şi 37V la βa723; 2 şi 27V la βa723c. Gama tensiunii de intrare este: la βa723 I 9,5 40V; la βa723c I 9,5 30V. Diferenţa de tensiune dintre intrare şi ieşire are valoarea: la βa723 o -I3 38V; la βa723c o - I 3 28V. Tensiunea de referinţă, disponibilă la pinul 6, are o toleranţă de aproximativ 5% şi este: 6,8 7,6V, tipic 7,15V
STABILIZATOARE DE TENSINE REALIZATE C CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE 225 Ambele tipuri de circuite asigură un curent maxim de sarcină egal cu 150mA (prin tranzistorul intern T 15 ). Pentru creşterea valorii curentului de sarcină se utilizează tranzistoare externe în conexiune Darlington. a) b) Fig. 8.7. Stabilizatorul monolitic βa723. a) Structura internă. b) Configuraţia pinilor. Observaţie: în catalog toate terminalele de tensiune sunt notate cu V (de la voltage - tensiune în limba engleză). Tranzistorul de protecţie (intern) T 16 poate fi conectat fie pentru a asigura o caracteristică de protecţie rectangulară, fie o caracteristică de limitare prin întoarcere. Terminalul CL (Current Limit) se numeşte terminal de limitare a curentului, iar terminalul CS (Current Sense), terminal de sesizare a curentului. Între borna COMP şi IN - se conectează un condensator cu valoarea cuprinsă între 100pF şi 5 20nF pentru a evita intrarea în oscilaţie a amplificatorului de eroare. Cu cât valoarea curentului de sarcină este mai mare trebuie să crească şi valoarea capacităţii de compensare. Sursa pentru tensiunea de referinţă a fost descrisă în Capitolul 3, paragraful 3.3.2. Sursa produce o tensiune de referinţă cu valoarea tipică de 7,15V, care poate fi coborâtă până la 2V cu un divizor rezistiv conectat în exterior între borna şi masă. Curentul maxim admis din borna este de 15mA, tipic 1mA. Amplificatorul de eroare este de tipul unui etaj diferenţial care are o amplificare de 60dB şi permite aplicarea la intrarea sa a unei tensiuni diferenţiale de maximum 5V. Conform datelor de catalog [8, p75] cu ajutorul acestui stabilizator monolitic se poate realiza una din următoarele configuraţii: stabilizator de tensiune scăzută ( o 2...7V); stabilizator de tensiune mare [ o 7...27 (37)V]; stabilizator de tensiune pozitivă cu tranzistor extern pnp; stabilizator de tensiune pozitivă cu tranzistor extern npn; stabilizator de tensiune negativă; stabilizator de tensiune în regim flotant; stabilizator de tensiune în regim de comutaţie; stabilizator de tensiune comandat; stabilizator de tensiune paralel. În fig.8.8 se prezintă conexiunile cu ajutorul cărora se obţine fie o tensiune de maxim 7V (fig.8.8,a) fie mai mare de 7V (fig.8.8,b). Aceste circuite pot debita un curent maxim I Omax 150mA. Limitarea acestui curent se realizeză cu ajutorul rezistenţei de protecţie la scurtcircuit, R SC. Această rezistenţă nu protejează stabilizatorul, ci limitează doar curentul, realizând o caracteristică rectangulară. Valoarea acestei rezistenţe pentru curentul maxim de 150mA, considerând căderea de tensiune pe o joncţiune de 0,65V este: BE16 065, V RSC 433, Ω I 150mA Omax
226 CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE Rezistenţele R 1 şi R 2 ale divizorului de tensiune se calculează în funcţie de tensiunea de referinţă şi de tensiunea stabilizată de la ieşirea circuitului,, considerând amplificatorul de eroare ca un amplificator operaţional ideal (situaţie în care potenţialul intrării inversoare este egal cu cel al intrării neinversoare). Cu aceste observaţii, pentru circuitul din fig.8.8,a, unde tensiunea stabilizată are valori cuprinse între 2 şi 7V, se scrie: (8.10) R1+ Pentru circuitul din fig.8.8,b, unde tensiunea stabilizată are valori cuprinse între 7 şi 27 (37)V, este valabilă relaţia: R1+ (8.11) Pentru ca intrările AO - amplificator de eroare să vadă rezistenţe egale spre masă, rezultă pentru R 3 valoarea: RR 1 2 R3 R1 (8.12) R1+ şi nu este critică, stabilizatorul lucrând şi fără acest rezistor. a) b) Fig. 8.8. Stabilizator de tensiune cu circuitul integrat βa723. a) pentru. b) pentru. Exemplul 8.2. Să se dimensioneze rezistenţele unui stabilizator realizat cu CI βa723 care trebuie să furnizeze o tensiune de 5V. Se va presupune că prin rezistoare circulă un curent de aproximativ 1mA şi că tensiunea de referinţă este egală cu 7,15V. Se vor utiliza rezistoare cu toleranţa de 1%. Rezolvare: Tensiunea de ieşire fiind mai mică decât cea de referinţă, rezultă că schema stabilizatorului este cea din fig.8.8,a. Dacă prin R 1 şi R 2 circulă un curent de 1mA, înseamnă că: R1+ 715, kω 1mA Aplicând relaţia (8.10) se obţine: 5V ( R1+ ) 715, kω 5kΩ 715, V iar R1 215, kω Conform Anexei 1 valorile standardizate de rezistenţe care satisfac cererea din enunţ sunt: R1 499, kω R 215, kω 2
STABILIZATOARE DE TENSINE REALIZATE C CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE 227 Exemplul 8.3. a) Să se dimensioneze rezistenţele unui stabilizator realizat cu CI βa723 care trebuie să furnizeze o tensiune de 15V. Se va presupune că prin rezistoare circulă un curent de aproximativ 1mA şi că tensiunea de referinţă este egală cu 7,15V. Se vor utiliza rezistoare cu toleranţa de 1%. b) Presupunând că circuitul trebuie să debiteze un curent de 100mA, să se determine valoarea rezistenţei R SC şi puterea disipată de aceasta. Se presupune căderea de tensiune pe o joncţiune egală cu 0,65V. Rezolvare: a) Tensiunea de ieşire fiind mai mare decât cea de referinţă, rezultă că schema stabilizatorului este cea din fig.8.8,b. Dacă prin R 1 şi R 2 circulă un curent de 1mA, înseamnă că: 15V R1+ 15kΩ 1mA 1mA Aplicând relaţia (8.11) se obţine: 715, V ( R1+ ) 15kΩ 7, 15kΩ 15V iar R1 15 7, 15 7, 85kΩ Conform Anexei 1 valorile standardizate de rezistenţe care satisfac cererea din enunţ sunt: R1 787, kω 715, kω b) Dacă I Omax 100mA şi BE16 0,65V se obţine: BE16 065, V RSC 65, Ω IOmax 100mA Puterea disipată de R SC este: 2 2 Pd RSC IOmax 6501,, 65mW Se poate utiliza rezistor cu putere disipată de 0,25W. Pentru creşterea curentului maxim de sarcină, se conectează la ieşire unul sau mai multe tranzistoare de putere, în conexiune Darlington. În fig.8.9 se prezintă un stabilizator realizat cu CI βa723, cu tranzistor extern T E şi tensiune de ieşire mai mare decât cea de referinţă. Fig. 8.9. Stabilizator de tensiune realizat cu βa723 şi gamă mărită pentru curentul de ieşire. 8.3.2 Stabilizatoare de tensiune integrate din generaţia a doua Stabilizatoarele de tensiune din generaţia a doua, comparativ cu cele din prima generaţie, oferă performanţe electrice superioare. Stabilizatoarele din generaţia a doua sunt CI de putere putând debita puteri de 10 100W şi sunt livrate în capsule cu trei terminale ca şi tranzistoarele de putere (TO-3 sau TO-5). Se pot monta pe radiatoare. Aceste stabilizatoare oferă următoarele avantaje: schemele de protecţie sunt integrate;
228 CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE reţeaua de compensare în frecvenţă este integrată pe cip; în schemele aplicative necesită puţine componente; furnizează la ieşire curenţi de ordinul amperilor. Tipurile reprezentative sunt: pentru tensiuni pozitive: LM338 (TO-3, 5A), LM350 (TO-3, 3A) şi LM317 (TO-3, 1,5A); pentru tensiuni negative: LM337. În fig.8.10 se prezintă un stabilizator de tensiune pozitivă, de tip flotant, realizat cu CI LM317. Tensiunea stabilizată este reglabilă între 1,2 şi 37V, curentul maxim de sarcină fiind de 1,5A (la varianta românească, ROB317, curentul maxim de sarcină este de 0,5A). Circuitul poate fi considerat ca fiind constituit dintr-o diodă Zener de 1,2V, polarizată cu un curent constant I AJ 50µA, conectată la intrarea neinversoare a unui AO cu o amplificare de 80dB, care comandă tranzistorul regulator T. Fig. 8.10. Schema bloc a stabilizatorului integrat LM317. Mărimea tensiunii de ieşire se poate ajusta cu ajutorul rezistoarelor exterioare R A şi R B, conform relaţiei: RB ( 1 + ) + RI B AJ (8.13) RA unde 1,2V şi I AJ 50µA. Important: pentru funcţionarea normală a stabilizatorului este nevoie de o sarcină care să asigure un curent de cel puţin 10mA. Ca urmare R A şi R B trebuie să satisfacă condiţia: IOmin 10 ma (8.14) RA + RB Exemplul 8.4. Să se dimensioneze rezistenţele pentru un stabilizator realizat cu LM317 care trebuie să debiteze o tensiune de 15V. Rezolvare: Din relaţia (8.14) se găseşte că rezistoarele R A şi R B trebuie să îndeplinească condiţia: 15V RA + RB 1500Ω 10mA 10mA Neglijând căderea de tensiune R B I AJ în relaţia (8.13), se pot determina valorile rezistenţelor R A şi R B : 12, V RA ( RA + RB) 1500Ω 120Ω 15V R B 1500 120 1380Ω Valoarea reală a tensiunii de ieşire este, conform relaţiei (8.13): 1500Ω 6, real 12, V + 1380Ω 50 10 A 15, 069V 120Ω
STABILIZATOARE DE TENSINE REALIZATE C CIRCITE INTEGRATE ANALOGICE 229 Eroarea relativă introdusă prin neglijarea termenului R B I AJ este, real 15, 069 15 ε 100[%] 100 0, 46% 15 Valoarea erorii fiind mică, calculele se pot face fără să se ţină seama de influenţa termenului R B I AJ. 8.3.3 Stabilizatoare de tensiune fixă Stabilizatoarele de tensiune fixă s-au proiectat în ideea unei stabilizări locale a tensiunii de alimentare pe modulelel cu circuite integrate. Aceste stabilizatoare prezintă avantajul simplităţii maxime de utilizare deoarece nu necesită componente externe. De asemenea sunt avantajoase din punct de vedere al raportului cost-performanţă. Capsulele sunt prevăzute doar cu trei terminale, existând posibilitatea montării lor pe radiator. Stabilizatoarele de tensiune fixă au următoarele caracteristici generale: tensiunea de ieşire, fixată intern, se garantează cu o precizie de 5%; limita curentului maxim de ieşire, fixată intern prin circuitul de protecţie la suprasarcină, este, în general, independent de temperatură; stabilizatoarele conţin un circuit de menţinere a funcţionării tranzistorului serie în aria de siguranţă; circuitul de protecţie intern asigură imunitate la scurtcircuitarea ieşirii la masă pe o durată nedefinită. Nivelul de performanţă a stabilizatoarelor de tensiune fixă este inferior celor de uz general din generaţia a doua. Tipurile reprezentative de stabilizatoare de tensiune fixă sunt: a) stabilizatoare de tensiune pozitivă: LM323 (TO3-3A) şi LM309 (TO3-1,5A), cu tensiunea de ieşire de 5V; seria µa78xx (TO3-1,5A, TO202-0,5A), cu tensiunile de ieşire de: 5, 6, 8, 10, 12, 15, 18 şi 24V. Grupul XX se înlocuieşte cu 05, 06,..., 24; b) stabilizatoare de tensiune negativă: LM345 (TO3-3A) cu tensiunea de ieşire egală cu -5V; seria µa79xx (TO3-1,5A, TO202-0,5A), cu tensiunile de ieşire de: -5, -6, -8, -9, -12, -15 şi -24V. Grupul XX se înlocuieşte cu 05, 06,..., 24. În fig.8.11 se prezintă modul de conectare în circuit a unui stabilizator de tensiune fixă, pozitivă. Fig. 8.11. Ilustrarea modului de conectare a unui stabilizator de tensiune fixă pozitivă. Se remarcă legarea tuturor conexiunilor de masă într-un singur nod (la terminalul M al circuitului integrat). În acest fel se evită apariţia unor curenţi prin bucla de masă (curenţi între puncte de masă diferite). Când stabilizatorul integrat se plasează la o distanţă mai mare de 5cm faţă de filtrul redresorului (fenomen ce se întâlneşte frecvent), trebuie să se conecteze la intrare condensatorul C I. Cuplarea le ieşire a condensatorului C O, necesar la stabilizatoarele de tensiune negativă din motive de compensare în frecvenţă, reduce impedanţa de ieşire la frecvenţe mari, unde amplificarea în buclă deschisă a amplificatorului de eroare începe să scadă.